Начало плотностной дифференциации Земли

Каким же образом тогда разрешалась отмеченная выше ситуация гравитационной неустойчивости в Земле? Только единственным способом - путем выталкивания стекающим к центру "ядерным" веществом жесткой сердцевины Земли к ее поверхности, и это показано на рис.1. Однако постепенного выталкивания холодной сердцевины молодой Земли к ее поверхности по мере развитии процессов дифференциации земного вещества происходить тоже не могло. Объясняется это существенной неравномерностью прогрева молодой Земли. Действительно, после захвата Протолуны, образования Луны и дальнейшей эволюции ее орбиты в катархее основная доля приливной энергии, а она была огромной - около (4-5) - 1037 эрг, выделилась преимущественно в экваториально кольцевом поясе Земли. В результате к началу архея Земля в низких широтах оказалась разогретой в заметно большей мере, чем в приполярных секторах. Поэтому первая астеносфера и связанная с ней зона сепарации железа должны были возникнуть именно под экваториальным поясом нашей планеты (см. рис.1, А).

Рис.1. Последовательные этапы (А - Г) развития процесса зонной дифференциации земного вещества и формирования плотного ядра Земли. Черным цветом показаны расплавы железа и его оксидов; белым - мантия, обедненная железом, его оксидами и сидерофильными элементами; черточками - первичное земное вещество; радиальной штриховкой - континентальные массивы

Отсюда следует, что в самом начале архея (около 4,0 - 3,8 млн лет назад) кольцевой слой

плотных расплавов "ядерного" вещества мог существовать и окружать собой холодную и жесткую сердцевину молодой Земли только со стороны экваториального пояса, тогда как через полярные секторы пласты, также сложенные холодным и жестким первичным земным Веществом, эта сердцевина оказывалась фиксированной в центре Земли. В дальнейшем в течение почти всего архея зонная дифференциация земного вещества уже подпитывалась в основном только гравитационной энергией, но продолжала развиваться как бы по Наследству все в том же приэкваториальном поясе Земли, хотя Положение ее самой по отношению к оси вращения могло меняться в связи с изменениями распределения масс в теле планеты. Известно, что свободное (инерционное) вращение тела может бы устойчивым и стационарным только в том случае, когда ось его вращения совпадает с осью максимального или минимального значения главного момента инерции тела. Но с изменением распределения масс в теле меняется и его момент инерции, а также появляются дополнительные и неуравновешенные центробежные силы, действующие на это же тело. Поэтому и тело Земли под влиянием возникших в процессе дифференциации ее вещества центробежных сил должно было повернуться так, чтобы наиболее плотные и удаленные от центра тяжести планеты массы земного вещества располагались на ее экваториальной плоскости. Только в этом случае ось максимальной компоненты главного момента инерции Земли совпадает с осью ее вращения (см. рис.1, Б) и само вращение становится устойчивым.

Оценки показывают, что около 2,9 - 2,8 млрд лет назад у Земли началось формирование плотного ядра. Причем, раз начавшись, процесс должен был развиваться лавинообразно и достаточно быстро, поскольку разность плотности между "ядерным", т.е. железным, и первичным недифференцированным земным веществом достигала 3 - 3,5 г/см3, а к концу архея в кольцевой зоне дифференциации уже скопилась большая масса тяжелых оксидно-железных расплавов (до 15 - 17 % от массы самой Земли). Скорость развития этого процесса в ту пору сдерживалась только высокой вязкостью первичного вещества бывшей земной сердцевины, растекавшегося по активному поясу верхней мантии под влиянием гигантских избыточных давлений, действовавших на эту сердцевину со стороны формировавшегося тогда ядра Земли. Тем не менее очень вероятно, что весь процесс формирования земного ядра по предложенной схеме занял не более 100-200 млн лет.

Если описываемый процесс выделения земного ядра действительно происходил в конце архея, то он должен был сопровождаться выделением огромной дополнительной энергии около 1 1037 эрг и возникновением в мантийном поясе интенсивных конвективных течений, полностью перестроивших весь существовавший до того тектонический план литосферной оболочки Земли. Уже в самом позднем архее должна была возникнуть одноячеистая конвективная структура с одним восходящим потоком над местом всплытия бывшей сердцевины Земли и одним нисходящим потоком над участками стока "ядерного" вещества. Поэтому есть все основания полагать, что именно над этим нисходящим мантийным потоком на рубеже архея и протерозоя около 2,6-109 лет назад образовался и первый в истории суперконтинент, названный Моногеей.

Материалы по географии:

Фауна Атлантического океана. Условия существования, эндемики и характерные представители Борео-Атлантической, Тропико-Атлантической и Антарктической областей
ареал расселение фауна степь атлантический Антарктическая область Область холодных южных вод, омывающих покрытый огромным ледяным щитом антарктический материк. Между 60—50° ю. ш., лишь местами несколько заходя к северу и спускаясь немного к югу, проходит граница плавающих льдов. К северу от нее леж ...

Природные факторы Туркменистана
Туркменистан расположен на юго-западе Центральной Азии. Его территория составляет 488,1 тыс. кв. км. Туркменистан занимает выгодное географическое положение. Страна объективно является "мостом" между Европой, европейскими государствами СНГ, центральной частью России, с одной стороны, и об ...

Рекреационные территориальные комплексы Восточного Приазовья
Азовское побережье Краснодарского края имеет богатый ресурсный потенциал для всестороннего развития целого ряда направлений развития туризма - это пляжный, детский, этнографический, оздоровительный, спортивный, охотничий и рыболовный и др. Наряду с этим туристическая отрасль является одной из самых ...